Найдена новая форма жизни на Земле

Новые исследования американских астробиологов, финансируемые НАСА, пошатнули фундаментальные знания о том, что все формы жизни на Земле состоят из 6 основных элементов: углерода, кислорода, азота, водорода, фосфора и серы. В водах озера Моно в Калифорнии они обнаружили микроорганизм, способный процветать и размножаться в токсичной среде, содержащей мышьяк. Более того, мышьяк содержится в клетках самих микроорганизмов вместо фосфора.

Фосфор входит в состав химической природы ДНК и РНК (рибонуклеиновые кислоты) – структур, которые несут генетические инструкции для жизни и считаются важным элементом всех живых клеток. Фосфор является одним из центральных компонентов во всех клетках (аденозинтрифосфат), а также фосфолипидов, которые формируют все клеточные мембраны. Мышьяк, который химически похож на фосфор, является ядовитым для большинства форм жизни на Земле из-за того, что нарушает метаболизм клеток.

«Мы знаем, что некоторые микробы могут дышать мышьяком, но то, что мы обнаружили, является совершенно новым – микроб сам состоит из мышьяка», сказала Фелиса Вулф-Симона, исследователь-астробиолог в НАСА и ведущий ученый исследовательской группы. «Если кто-то здесь, на Земле, может сделать что-то такое неожиданное, тогда что еще такого, чего мы не видели, может сотворить жизнь?».

Опыты проводились с микробом, штамм GFAJ-1, который принадлежит группе бактерий Gammaproteobacteria. В лаборатории исследователи успешно содержали микробов в среде, которая была очень бедной по содержанию фосфору, но богатой мышьяком. Когда исследователи полностью удалили фосфор и заменили его мышьяком, микробы продолжали расти. Последующие анализы показали, что мышьяк используется для производства строительных блоков в клетках GFAJ-1.

Ключевым моментом для исследователей стало то, что микроб был выращен в среде мышьяка, который фактически стал элементом жизненно важных биохимических структур, таких как ДНК, белков и клеточных мембран. Для определения того, где содержится мышьяк, были использованы различные сложные лабораторные методы.

Группа астробиологов решила исследовать озеро Моно из-за своего необычного химического состава: особенно высокого уровня солености, высокой щелочности и высокого уровеня мышьяка. Такой состав воды стал отчасти результатом изоляции озера от источников пресной воды в течение 50 лет.

Результаты этого исследования будут полезны в исследовании эволюции Земли, органической химии, биогеохимических циклов. Эти данные также откроют новые горизонты в области микробиологии и других областях исследований.

Это открытие способно изменить основы учебников по биологии и расширить сферу поисков жизни за пределами Земли. «Определение жизни следует расширить», сказал Эд Вейлер, помощник администратора НАСА по научной миссии Управления в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. «В процессе поисков признаков жизни в Солнечной системе мы должны мыслить шире, более разнообразно, и рассматривать жизнь не только такую, как мы не знаем».

«Идея альтернативной биохимии для живых существ уже развивалась в научной фантастике», сказал Карл Пилчер, директор Института астробиологии NASA. «До сих пор форму жизни с использованием мышьяка в качестве строительного блока мы могли представить только теоретически, но теперь мы знаем, такая жизнь существует в озеро Моно».

Мышьяк и все его соединения ядовиты для человека. Именно благодаря этому свойству соли мышьяка использовались в качестве смертельного яда, при этом симптомы отравления сходны с симптомами холеры.

При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.

Статья подготовлена по материалам NASA.